磺化聚合物膜：航天员尿液回收与化学防护

在长期航天任务中，水资源的循环利用至关重要。航天员尿液中含有尿素等高极性小分子，对膜材料的分离选择性提出了严峻挑战。研究人员以磺化聚（苯乙烯-异丁烯-苯乙烯）共聚物为模型体系，系统研究了离子修饰和热力学相容性对膜选择性的调控机制。尿素因其小尺寸、高极性和生物相关性，成为评估膜分离性能的理想基准溶质。通过时间滞后扩散实验结合量子化学分析，研究揭示了分子尺寸、LUMO能量和极化率是决定渗透性的主导因素，挑战了传统以氢键为中心的理论模型。研究团队与Rhodium Scientific合作，在国际空间站上设计并实施了膜测试模块，在微重力条件下同时测试两种膜样品。这些通过界面聚合制备的膜对氯化钠和尿素均保持了高截留率，渗透通量与地面结果相当，证明了膜功能在太空环境中的稳健性。此外，研究团队还开发了交联SIBS膜，能够选择性阻挡沙林、芥子气和光气等化学战剂模拟物，同时保持水蒸气渗透性，水对污染物的选择性提升高达400%，在化学防护领域展现出巨大潜力